2025年江苏高考物理复习专练：光学（解析版）

重难点15光学

工命题趋势

考点三年考情分析2025考向预测

近年来在高考命题中呈现出以下几个趋势：基础知识与基本概念

的考查、与生活实际相结合的问题、平面镜成像与动态成像、全反射

2020年江苏题

与折射率的计算、透镜成像的动态规律、实验与探究能力的考查、现

考点1几何光学2021年江苏题

考点2物理光学2022年江苏题代科技应用、偏振、干涉与衍射、计算题与作图题。光学在高考中的

2023年江苏题

考点3光学实验命题趋势是强调基础知识的应用，注重理论与实际相结合，考查学生

2024年江苏题

的逻辑推理能力和解决实际问题的能力。同时，高考也会关注物理学

在现代科技中的应用，以及学生的实验操作和数据处理能力。

<1

重难诠释

【情境解读】

物理意义：表征介质对光线偏折能力的物理量

光的折射全反射

条件:(1)光从光密介质射入光疏介质。

(2)入射角等于或大于临界角。

全反射

光导纤维:

光的干涉艘一

光绕过障碍物名蝮传播的现象

光的波动性—-曜：

明显衍射的条件:A><7

sin4

n=———-

sin%

几何光

学与物

理光学£=hv\

的综合

A>d

【高分技巧】

i.平行玻璃砖、三棱镜和圆柱体（球）对光路的控制特点

\平行玻璃砖三棱镜圆柱体（球）

结构玻璃砖上下表面是平行的横截面为三角形的三棱镜横截面是圆

h”飞

对光

/

线的圆界面的法线是过圆

BA-

通过三棱镜的光线经两次折射

作用通过平行玻璃砖的.光线不改心的直线，光线经过两

后，出射光线向棱镜底面偏折次折射后向圆心偏折

变传?K方向，但要为性侧移

应用测定玻璃的折射率改变光的传播方向

全反射棱镜,改变光的传播方向

2.单缝衍射与双缝干涉的比较

单缝衍射双缝干涉

不条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等

同条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距

点亮度情况中央条纹最亮，两边变暗条纹清晰，亮度基本相同

相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都

有明暗相间的条纹

3.干涉图样与衍射图样的比较

1）光的干涉现象：双缝干涉、薄膜干涉（油膜、空气膜、增透膜、牛顿环）；

光的衍射现象：单缝衍射、圆孔衍射、光栅衍射、圆盘衍射（泊松亮斑）。

2）条纹宽度的区别：双缝干涉条纹的宽度相同，而单缝衍射的中央亮条纹最宽，两侧的亮条纹逐渐变

窄。

3）条纹亮度的区别：双缝干涉条纹，从中央亮条纹往两侧亮度变化很小，而单缝衍射条纹中央亮条纹

最亮，两侧的亮条纹逐渐变暗。

【技巧点拨】光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原

理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的。

4.各种色光的几何光学与物理光学比较

颜色红橙黄绿蓝靛紫

频率低一高

同一介质中的折射率小一大

同一介质中的速度大一小

波长大一小

通过棱镜的偏折角小一大

临界角大一小

双缝干涉时的条纹间距大一小

限时提升练

（建议用时：40分钟）

1.（2023.江苏.高考真题）地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，太阳光斜射向地面的过程中

会发生弯曲。下列光路图中能描述该现象的是（

【解析】根据折射定律"上sin（9上="下sin。下

由于地球表面附近空气的折射率随高度降低而增大，则〃下〉w上，则6下逐渐减小，画出光路图如下

太阳光线

I

则从高到低0下逐渐减小，则光线应逐渐趋于竖直方向故选A。

2.（2023.江苏.高考真题）用某种单色光进行双缝干涉实验，在屏上观察到的干涉条纹如图甲所示，改

变双缝间的距离后，干涉条纹如图乙所示，图中虚线是亮纹中心的位置。则双缝间的距离变为原来的（）

C.2倍D.3倍

【答案】B

【解析】根据双缝干涉的条纹间距与波长关系有Ax

a

由题图知（x乙=2（x甲

则d乙=；d甲。故选B»

3.（2024.江苏.高考真题）现有一光线以相同的入射角0,打在不同浓度NaCl的两杯溶液中，折射光线

如图所示（"＜仇），已知折射率随浓度增大而变大。则（）

A.甲折射率大

B.甲浓度小

C.甲速度大

D.甲临界角大

【答案】A

【解析】入射角相同，由于，1〈尸2,根据折射定律可知怖〉生，故甲浓度大；根据丫=9,可知光线

n

在甲中的传播速度较小，由sinC=工可知折射率越大临界角越小，故甲临界角小。故选A

n

4.（2024.江苏.高考真题）用立体影院的特殊眼镜去观看手机液晶屏幕，左镜片明亮，右镜片暗，现在

将手机屏幕旋转90度，会观察到（）

A.两镜片都变亮B.两镜片都变暗

C.两镜片没有任何变化D.左镜片变暗，右镜片变亮

【答案】D

【解析】立体影院的特殊眼镜是利用了光的偏振，其镜片为偏振片，可以理解为开始时左镜片的透振

方向与屏幕光的振动方向一致，右镜片的透振方向与屏幕光的振动方向接近垂直，屏幕旋转90度后，左右

镜片的透振方向也转动了90度，因此左边镜片变暗，右边镜片变亮。故选D。

5.（2022.江苏.高考真题）如图所示，两条距离为。的平行光线，以入射角。从空气射入平静水面，反

射光线与折射光线垂直，求:

（1）水的折射率"；

（2）两条折射光线之间的距离d。

【答案】（1）tan。；（2）Dtan0

【解析】（1）设折射角y，根据几何关系可得7=90。-。

sin6*

根据折射定律可得”=n—

sin/

联立可得n=tan0

（2）如图所示

6.（2020.江苏.高考真题）我国的光纤通信技术处于世界领先水平。光纤内芯（内层玻璃）的折射率比

外套（外层玻璃）的（选填“大”或“小”）。某种光纤的内芯在空气中全反射的临界角为43。，则该

内芯的折射率为o（取sin43。=0.68,cos43°=0.73,结果保留2位有效数字）

【答案】大L5

【解析】根据全反射定律sinC=，可知光钎内芯的折射率比外套的折射率大，这样光在内芯和外壳的

n

界面上才能发生全反射，保证信息的传输。

11

折射率为九==1.5

sin43°068

7.（2020.江苏.高考真题）国际宇航联合会将2020年度“世界航天奖”授予我国“嫦娥四号”任务团

队。“嫦娥四号”任务创造了多项世界第一、在探月任务中，“玉兔二号”月球车朝正下方发射一束频率为了

的电磁波，该电磁波分别在月壤层的上、下表面被反射回来，反射波回到“玉兔二号”的时间差为A/。己

知电磁波在月壤层中传播的波长为X,求该月壤层的厚度小

【答案】—A?

2

【解析】电磁波的在土壤中传播速度满足丫=%/

根据题意可知2d=y

解得土壤厚度为d=

2

8.（2021.江苏.高考真题）丝圈上附有肥皂膜，竖直放置时，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，由此推测

肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是（）

【答案】C

【解析】如图所示

干涉加强时2d=加=4

根据几何关系d=Axtan。

2

联立可得Ax=

2tan8

根据几何关系可知tan，为宽度随高度的变化率不变，肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，则宽度随高度的

变化率变大：当如AB形状时，宽度随高度的变化率不变，薄膜干涉形成的彩色条纹为等间距条纹，故AB

错误；根据题意可知肥皂膜上的彩色条纹上疏下密，可知宽度随高度的变化率变大，故C正确，D错误。

故选Co

9.（2021.江苏•高考真题）某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上，将激光束垂直于AC面射入,

可以看到光束从圆弧面ABC出射，沿AC方向缓慢平移该砖，在如图所示位置时，出射光束恰好消失，该

材料的折射率为（）

C.1.6D.1.8

【答案】A

【解析】画出激光束从玻璃砖射出时恰好发生全反射的入射角如图所示

全反射的条件sin。=!

n

由几何关系知sin。=*

6

联立解得〃=1.2,故A正确，BCD错误。故选A。

10.（2024.江苏南京.三模补偿）如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源s,它发出的是两种不同颜

色的a光和b光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由仍两种单色光所构成的复色

光的圆形区域，周边为环状区域，且为。光的颜色（见图乙）.则一下说法中正确的是（）

A.a光的频率比b光大

B.水对a光的折射率比b光大

C.a光在水中的传播速度比b光大

D.在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a光的干涉条纹比b光窄

【答案】C

【解析】试题分析：由图乙可知a光发生全反射的临界角大，由sinC=!可知a光的折射率小，即频

n

「I

率小，波长长，故选项AB错误；由丫=—可知选项C正确；由=可知选项D错误。

na

11.（2024.苏锡常镇.三模补偿）如图是某同学观察肥皂膜干涉现象的实验装置，将有肥皂膜的铁丝圈

竖直挂在酒精灯右侧，在火焰中分别加入不同金属元素，火焰会呈现不同的颜色。在肥皂膜向光的一面上

出现火焰的像，像上有明暗相间的条纹，关于这个现象，下列说法正确的是（）

A.条纹形状是相互平行的竖直线

B.干涉条纹是由一束反射光和另一束入射光叠加产生的

C.紫光的干涉条纹数比黄光的干涉条纹数要少一些

D.肥皂膜干涉的原理可以应用到精密光学平面平滑度的检测

【答案】D

【解析】膜前后表面的两列反射光在前表面发生叠加，所以在薄膜的左侧出现条纹，由于同一水平面

上厚度相同，则条纹是水平平行的，故AB错误；紫光的波长比黄光短，所以紫光的条纹密，条纹数多，故

C错误；肥皂膜干涉的原理可以应用到精密光学平面平滑度的检测，即利用空气膜的干涉原理，故D正确。

故选D。

11.（2024.江苏姜堰中学、如东中学等三校.二模）如图所示，一由玻璃制成的等腰直角三棱镜ABC,

该三棱镜对红光的折射率大于夜。一束平行于边的白光射到面上，光束先在AB面折射后射到8c

面上，接着又从AC面射出。下列说法正确的是（）

A.各色光在面的折射角都大于30°

B.从AC面射出的光束均平行于边

C.有的色光可能不在8c面发生全反射

D.射到AC面的有色光束中紫光在最下方

【答案】B

【解析】A.各色光中，红光的频率最小，对应的折射率最小，而根据全反射临界角与折射率之间的关

-•「1

系SHIC二一

n

可知，当折射率为0时，发生全反射的临界角等于45，而该三棱镜对红光的折射率大于0，因此

红光发生全反射的临界角小于45，而根据几何关系可知，各色光在A8面的入射角均等于45，当折射角

等于30时，其折射率恰好等于J5，由于各色光中红光的折射率最小，且大于后，因此红光在面的

折射角小于30，由此可知，各色光在A3面的折射角都小于30。，故A错误；任意做出一种色光的光路图

根据几何关系及光路的可逆行原理可知，其从AC面射出后将平行于2C边，因此可知从AC面射出的

由于各色光在面的折射角都小于30，因此当各色光在A8面折射后到达8c面时，各色光在8C面

的入射角厂=厂=90-(45-z)=45+z

可知各色光在面的入射角均大于45，而红光发生全反射的临界角小于45，且在各色光中红光的

折射率最小，因此其他各色光发生全反射的临界角均小于45，由此可知，各色光均在8c面发生全反射,

故C错误；任意做出两种色光的光路图如图所示

可知，在边的折射角越大，射到AC边时的位置越低，而各色光中，红光在AB边的折射角最大,

因此射到AC边的各色光中，位置最低的是红光，故D错误。故选B。

12.(2024.江苏海门.学情调研)如图所示，某兴趣小组用洛埃镜实验装置研究光的波长，S为红色光源,

要使得条纹间距变大，下列措施可行的是（)

将平面镜向左平移

C.将光源S向下移动D,将S换成绿色光源

【答案】C

【解析】光源到屏的距离可以看做双缝到屏的距离L光源S到S平面镜中虚像的间距2d看做双缝的

间距，根据双缝干涉的相邻条纹之间的距离公式Ax=左2,将光屏向左移动，L减小，条纹间距变小，

2d

故A错误；将平面镜向左平移，L、d不变，条纹间距不变，故B错误；将光源S向下移动，d减小，条

纹间距增大，故C正确；将S换成绿色光源，绿光的波长比红光短，条纹间距变小，故D错误。故选C。

13.（2024.江苏南京.二模）为了装点夜景，常在喷水池水下安装彩灯。如图甲所示，空气水下有一点

光源S,同时发出两种不同颜色的。光和6光，在水面上形成了一个有光射出的圆形区域，俯视如图乙所示,

环状区域只有6光，中间小圆为复色光，下列说法正确的是（）

图甲图乙

A.。光发生全反射的临界角大

B.。光的频率小于b光

C.水对。光的折射率大于对b光的折射率

D.用同一装置做双缝干涉实验，6光条纹间距更小

【答案】C

【解析】做出光路图，如图所示

空气

zi<jj/

\j/b

"点光源S

在被照亮的圆形区域边缘光线恰好发生了全反射，入射角等于临界角，由于。光照射的面积较小，则

知。光的临界角较小，故A错误；根据“=^—,水对。光的折射率大于对6光的折射率，故C正确；

sinC

根据丫=2n，知a光在水中的传播速度比6光小，a光的频率高于6光，故B错误；。光的频率较高，则波

长较小，根据=用同一装置做双缝干涉实验，。光条纹间距更小，故D错误。故选C。

14.（2024.江苏省前高中.一模）如图甲所示为牛顿环装置意识图，将一块曲率半径较大的平凸透镜放

在一块玻璃平板上，用单色光照射透镜与玻璃板，就可以观察到一些明暗相间的同心圆环，如图乙所示。

如果将下方的玻璃平板换成凸面朝上的平凸透镜，如图丙，则观察到的条纹可能是（己知A选项中的同心

【答案】B

【解析】凸透镜的凸球面和玻璃平板之间形成一个空气薄膜，当竖直向下的平行光射向平凸透镜时，

尖劈形空气膜上、下表面反射的两束光相互叠加而产生干涉。同一半径的圆环处的空气膜厚度相同，上、

下表面反射光程差相同，因此使干涉图样呈圆环状。若将下方的玻璃平板换成凸面朝上的平凸透镜，即对

应图乙同一亮环，这一厚度要内移，对应的牛顿亮环的半径变小，其它环半径依次变小，所以圆环半径要

变小，环更密。故选B。

15.（2024.江苏苏锡常镇.教学情况调研一）如图，游泳池注水后池底的射灯S发出单色光从水中

射向前后表面平行的玻璃侧壁，侧壁右侧为空气，该单色光在水、玻璃、空气中的折射率分别为

耳、%、则光路可能是（)

【解析】依题意得，光线在水玻璃界面不会发生全反射，在玻璃空气界面可能会发生全反射，故A错

误；由A选项知光线在玻璃空气界面可能会发生全反射，故B正确；假设水玻璃界面入射角为耳，折射

角为。2，玻璃空气界面折射角为a，那么由折射定律得&sinqnosing="3sin6*3，那么名>4>%,

故CD错误。故选B。

16.（2024.江苏苏州.三模）如图甲所示为某透明介质材料制成的长方体棱镜，上下两面为边长为6火的

正方形，棱镜高为2H,S,。分别为上下面的中心，在上表面挖走一个以。点为球心、R为半径的半球，

在S处放置一点光源，已知该材料的折射率为“=&,且只有上表面为光学面，图乙为俯视图，图丙为过

【答案】D

【解析】由题知，材料的折射率为〃=&,则由公式sinC=，

n

代入得C=45°

光由该材料射向空气时发生全反射的临界角为C=45°,过S点作出圆的切线，切点为°,如图所示

则由几何关系得NOS。=30°,该光线不能从弧面射出但能从上表面射出，出射点为6,则

O6=SOtan30°=2^R

3

作出刚好从上表面射出的光线Sd,出射点为d,则。d=SO=2R

从上向下看上表面被照亮的区域为环形，其面积为SI=〃(CW)2——(Ob)?=|〃氏2

作出刚好从弧面射出的临界光线，出射点为c,则NOcS=135。，在△OcS中由正弦定理得

2R_R

sin135°sinZcSO

Ji

代入得sinZcSO=----

4

又由余弦定理得so2=cd1+Sc2-2c0.Sccos135°

代入得Sc=巫二叵R

2

过c点作SO的垂线，垂足为e,则ce=SesinZcSO

代入得ce=l°R

4

从上向下看弧形面被照亮的区域面积为§2=〃(ce『

4-"、

所以俯视看棱镜被照亮的区域面积为5=51+$2=-+7iR-,D正确。故选D。

(3oJ

17.(2024.江苏兴化.调研)如图所示，三棱镜ABC的AC面与8c面垂直，ZA=60°,8c面镀银。一

束单色光从A3面上的。点射入，入射角为45。，光恰好沿原路返回，己知A、。间距离为L真空中光速

为Co

(1)求三棱镜对该单色光的折射率〃;

（2）将入射光线绕。点逆时针旋转一定角度，光线射入三棱镜后，经8c面反射到AC面上E点时恰

好发生全反射，OE平行于BC,求光从。点传到点£的时间九

【答案】（1）应；（2）也

C

【解析】（1）根据题意可知，光路图如图所示

sin45°/-

根据折射定律可得n=-——=V2

sin30°

根据题意有sinNEED

n

所以NEED=NED尸=45°,ZDFE=9Q°

根据几何关系可得DE=ADsinZA=—L^DF=EF=DEsin/FED=—L

24

2.包

DF+EF6L

所以光从。点传到点E的时间为/二4

vc

n

18.（2024.江苏苏州.三模）如图所示，玻璃半球半径为R,球心为O,为水平直径，M点是半球最

高点。半球内从A点发出与成。=30。角的光线从间某点C平行于AB射出。光在真空中的传播速度

为c。则求：

C1）此玻璃的折射率？

（2）光从A到C的时间？

（3）若0=45。，则光从A到8的时间？

【答案】（1）6⑵—;（3）马欣

【解析】（1）如图所示，由几何关系可得Ni=30。，/-60。，根据折射定律有〃=竺1=生”=也

sinisin30